中心議題：

• 影響LED取光效率的封裝要素

解決方案：

• 散熱技術
• 填充膠的選擇
• 反射處理
• 熒光粉選擇與塗覆

　　
常規LED一般是支架式，采用環氧樹脂封裝，功率較小，整體發光光通量不大，亮度高的也隻能作為一些特殊照明使用。隨著LED芯片技術和封裝技術的發展，順應照明領域對高光通量LED產品的需求
，功率型LED逐步走入市場。這種功率型的LED一般是將發光芯片放在散熱熱沉上，上麵裝配光學透鏡以達到一定光學空間分布，透鏡內部填充低應力柔性矽膠。
　　
功率型LED要真正進入照明領域，實現家庭日常照明，其要解決的問題還有很多，其中最重要的便是發光效率。目前市場上功率型LED報道的最高流明效率在50lm/W左右
，還遠達不到家庭日常照明的要求。為了提高功率型LED發光效率，一方麵其發光芯片的效率有待提高;另一方麵，功率型LED的封裝技術也需進一步提高，從結構設計、材料技術及工藝技術等多方麵入手，提高產品的封裝取光效率。
　　
影響取光效率的封裝要素
　　
1.散熱技術
　　
對於由PN結組成的發光二極管，當正向電流從PN結流過時，PN結有發熱損耗，這些熱量經由粘結膠、灌封材料
、熱沉等，輻射到空氣中
，在這個過程中每一部分材料都有阻止熱流的熱阻抗，也就是熱阻，熱阻是由器件的尺寸、結構及材料所決定的固定值。設發光二極管的熱阻為Rth(℃/W)，熱耗散功率為PD(W)，此時由於電流的熱損耗而引起的PN結溫度上升為：
　　△T(℃)=Rth×PD。
　　PN結結溫為：
　　TJ=TA+Rth×PD
　　
其中TA為環境溫度。由於結溫的上升會使PN結jie發fa光guang複fu合he的de幾ji率lv下xia降jiang，發fa光guang二er極ji管guan的de亮liang度du就jiu會hui下xia降jiang。同tong時shi，由you於yu熱re損sun耗hao引yin起qi的de溫wen升sheng增zeng高gao，發fa光guang二er極ji管guan亮liang度du將jiang不bu再zai繼ji續xu隨sui著zhe電dian流liu成cheng比bi例li提ti高gao，即ji顯xian示shi出chu熱re飽bao和he現xian象xiang。另ling外wai，隨sui著zhe結jie溫wen的de上shang升sheng，發fa光guang的de峰feng值zhi波bo長chang也ye將jiang向xiang長chang波bo方fang向xiang漂piao移yi
，約yue0.2-0.3nm/℃，這對於通過由藍光芯片塗覆YAG熒光粉混合得到的白色LED來說，藍光波長的漂移，會引起與熒光粉激發波長的失配，從而降低白光LED的整體發光效率，並導致白光色溫的改變。
　　
對於功率發光二極管來說，驅動電流一般都為幾百毫安以上，PN結的電流密度非常大
，所以PN結的溫升非常明顯。對於封裝和應用來說，如何降低產品的熱阻，使PN結(jie)產(chan)生(sheng)的(de)熱(re)量(liang)能(neng)盡(jin)快(kuai)的(de)散(san)發(fa)出(chu)去(qu)，不(bu)僅(jin)可(ke)提(ti)高(gao)產(chan)品(pin)的(de)飽(bao)和(he)電(dian)流(liu)，提(ti)高(gao)產(chan)品(pin)的(de)發(fa)光(guang)效(xiao)率(lv)，同(tong)時(shi)也(ye)提(ti)高(gao)了(le)產(chan)品(pin)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)壽(shou)命(ming)。為(wei)了(le)降(jiang)低(di)產(chan)品(pin)的(de)熱(re)阻(zu)

，首(shou)先(xian)封(feng)裝(zhuang)材(cai)料(liao)的(de)選(xuan)擇(ze)顯(xian)得(de)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)，包(bao)括(kuo)熱(re)沉(chen)、zhanjiejiaodeng
，gecailiaoderezuyaodi，jiyaoqiudaorexingnenglianghao。qicijiegoushejiyaoheli，gecailiaojiandedaorexingnenglianxupipei，cailiaozhijiandedaorelianjielianghao，bimianzaidaoretongdaozhongchanshengsanrepingjing，quebaoreliangcongneidaowaicengcengsanfa。tongshi，yaoconggongyishangquebao，relianganzhaoyuxianshejidesanretongdaojishidesanfachuqu。
　　
2.填充膠的選擇
　　
根據折射定律

，光線從光密介質入射到光疏介質時，當入射角達到一定值，即大於等於臨界角時
，會發生全發射。以GaN藍色芯片來說，GaN材料的折射率是2.3

，當光線從晶體內部射向空氣時，根據折射定律，臨界角θ0=sin-1(n2/n1)
　　
其中n2等於1
，即空氣的折射率，n1是GaN的折射率，由此計算得到臨界角θ0約為25.8度。在這種情況下
，能射出的光隻有入射角≤25.8度這個空間立體角內的光，據報導

，目前GaN芯片的外量子效率在30%-40%左右，因此，由於芯片晶體的內部吸收，能射出到晶體外麵光線的比例很少。據報導，目前GaN芯片的外量子效率在30%-40%左右。同樣，芯片發出的光要透過封裝材料，傳送到空間，也要考慮材料對取光效率的影響。
　　
所以
，為了提高LED產品封裝的取光效率，必須提高n2的de值zhi
，即ji提ti高gao封feng裝zhuang材cai料liao的de折zhe射she率lv，以yi提ti高gao產chan品pin的de臨lin界jie角jiao，從cong而er提ti高gao產chan品pin的de封feng裝zhuang發fa光guang效xiao率lv。同tong時shi
，封feng裝zhuang材cai料liao對dui光guang線xian的de吸xi收shou要yao小xiao。為wei了le提ti高gao出chu射she光guang的de比bi例li，封feng裝zhuang的de外wai形xing最zui好hao是shi拱gong形xing或huo半ban球qiu形xing，這zhe樣yang
，光guang線xian從cong封feng裝zhuang材cai料liao射she向xiang空kong氣qi時shi，幾ji乎hu是shi垂chui直zhi射she到dao界jie麵mian，因yin而er不bu再zai產chan生sheng全quan反fan射she。
　　
3.反射處理
　　
反射處理主要有兩方麵，一是芯片內部的反射處理，二是封裝材料對光的反射，通過內
、外兩方麵的反射處理
，來提高從芯片內部射出的光通比例，減少芯片內部吸收
，提高功率LED成品的發光效率。從封裝來說，功率型LEDtongchangshijianggonglvxingxinpianzhuangpeizaidaifansheqiangdejinshuzhijiahuojibanshang
，zhijiashidefansheqiangyibanshicaiqudiandufangshitigaofanshexiaoguo
，erjibanshidefansheqiangyibanshicaiyongpaoguangfangshi，youtiaojiandehaihuijinxingdianduchuli

，danyishangliangzhongchulifangshishoumojujingdujigongyiyingxiang，chulihoudefansheqiangyouyidingdefanshexiaoguo，danbingbulixiang。muqianguoneizhizuojibanshidefansheqiang，youyupaoguangjingdubuzuhuojinshuducengdeyanghua，fanshexiaoguojiaocha，zheyangdaozhihenduoguangxianzaishedaofanshequhoubeixishou，wufaanyuqidemubiaofanshezhichuguangmian，congerdaozhizuizhongfengzhuanghoudequguangxiaolvpiandi。
　　
我wo們men經jing過guo多duo方fang麵mian的de研yan究jiu和he試shi驗yan
，研yan製zhi成cheng一yi種zhong具ju有you自zi主zhu知zhi識shi產chan權quan的de使shi用yong有you機ji材cai料liao塗tu層ceng的de反fan射she處chu理li工gong藝yi，通tong過guo這zhe種zhong工gong藝yi處chu理li，使shi得de反fan射she到dao載zai片pian腔qiang內nei的de光guang線xian吸xi收shou很hen少shao


，能neng將jiang大da部bu分fen射she到dao其qi上shang麵mian的de光guang線xian反fan射she至zhi出chu光guang麵mian。這zhe樣yang處chu理li後hou的de產chan品pin取qu光guang效xiao率lv與yu處chu理li之zhi前qian相xiang比bi可ke提ti高gao30%-50%。我們目前1W白光功率LED的光效可達40-50lm/W(在遠方PMS-50光譜分析測試儀器上測試結果)
，獲得了很好的封裝效果。
　　
4.熒光粉選擇與塗覆
　　
對於白色功率型LED來(lai)說(shuo)，發(fa)光(guang)效(xiao)率(lv)的(de)提(ti)高(gao)還(hai)與(yu)熒(ying)光(guang)粉(fen)的(de)選(xuan)擇(ze)和(he)工(gong)藝(yi)處(chu)理(li)有(you)關(guan)。為(wei)了(le)提(ti)高(gao)熒(ying)光(guang)粉(fen)激(ji)發(fa)藍(lan)色(se)芯(xin)片(pian)的(de)效(xiao)率(lv)，首(shou)先(xian)熒(ying)光(guang)粉(fen)的(de)選(xuan)擇(ze)要(yao)合(he)適(shi)，包(bao)括(kuo)激(ji)發(fa)波(bo)長(chang)

、顆粒度大小、jifaxiaolvdeng，xuquanmiankaohe，jiangugegexingneng。qici，yingguangfendetufuyaojunyun
，zuihaoshixiangduifaguangxinpiangegefaguangmiandejiaocenghoudujunyun
，yimianyinhoudubujunzaochengjubuguangxianwufashechu，tongshiyekegaishanguangbandezhiliang。
　　
良好的散熱設計對提高功率型LED產品發光效率有著顯著的作用，同時也是確保產品壽命和可靠性的前提。而設計良好的出光通道，這裏著重指反射腔、填充膠等的結構設計、材料選擇和工藝處理，可以有效提高功率型LED的取光效率。對功率型白光LED來說，熒光粉的選擇和工藝設計
，對光斑的改善和發光效率的提高也至關重要。